Obvod diaľkového ovládania kvadrokoptéry bez MCU

Obvod diaľkového ovládania kvadrokoptéry bez MCU

Aj keď je možné obvody kvadrokoptéry ovládať veľmi ľahko z trhu alebo z ktoréhokoľvek internetového obchodu, vášnivý elektronický nadšenec sa nikdy nesmie dozvedieť, ako vlastne tieto funkcie fungujú a či ich je možné zostaviť doma?



V tomto článku sa pokúsime vytvoriť jednoduchý obvod diaľkového ovládania kvadrokoptéry pomocou samostatných komponentov a pomocou RF diaľkových ovládacích modulov a bez zapojenia zložitých obvodov na báze MCU.

Sprievodca krok za krokom skutočne umožní zainteresovaným fandom pochopiť, ako jednoducho je možné ovládať kvadrokoptéru pomocou konceptu PWM.





Už sme sa poučili základy kvadrokoptéry , poďme teraz preskúmať sekciu diaľkového ovládania, ktorá v konečnom dôsledku pomôže lietať s jednotkou na diaľku.

Vyžadujú sa základné moduly

Hlavné zložky, ktoré môžu byť potrebné pre projekt, sú uvedené v časti:



Zásadne budeme vyžadovať nasledujúce 3 okruhy:

1) 4-cestný RF diaľkový ovládač Tx, Rx moduly - 1set

2) Obvody generátora PWM založené na IC 555 - 4nos

3) Obvody radiča motora BLDC - 4nos

Pretože je to domáca verzia, môžeme s navrhovaným dizajnom očakávať určité neefektívnosti, napríklad absenciu joystickov pre ovládacie prvky, ktoré sú nahradené hrncami alebo potenciometrami, napriek tomu možno očakávať, že pracovná schopnosť systému bude na rovnakej úrovni ako profesionálne jednotky.

Ručná vysielacia jednotka PWM bude v zásade pozostávať z diaľkového modulu Tx integrovaného do 4 samostatných riadiacich obvodov PWM, zatiaľ čo kvadrokoptéra bude musieť byť uzavretá s jedným obvodom Rx integrovaným do 4 samostatných budiacich obvodov BLDC.

Začnime s obvodmi kvadrokoptéry a pozrime sa, ako je potrebné nakonfigurovať a pripojiť regulátor BLDC motora k obvodu Rx.

Obvod prijímača PWM kvadrokoptéry

V jednom z predchádzajúcich príspevkov sme sa dozvedeli, ako by bolo možné zostaviť univerzálny radič motora BLDC pomocou jediného čipu, avšak táto konštrukcia nie je navrhnutá na prevádzku relatívne ťažších motorov kvadrokoptéry, a preto nemusí byť pre túto aplikáciu vhodná.

Pre vyššie uvedený okruh je našťastie k dispozícii možnosť „veľkého brata“, ktorá sa dokonale hodí na pohon quadcopterových motorov. Ďakujeme spoločnosti TEXAS INSTRUMENTS za to, že nám poskytla také nádherné jednočipové aplikácie určené obvodové moduly.

Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o tomto vysoko aktuálnom integrovanom obvode ovládača BLDC, môžete si prečítať jeho nasledujúci technický list vo formáte pdf

https://homemade-circuits.com/wp-content/uploads/2015/10/slwu083a.pdf

Nižšie uvedené nastavenie ukazuje kompletnú schému zapojenia ovládača ovládača kvadrokoptéry používajúceho IC DRV11873, čo je samostatný nízkoprúdový obvod motora BLDC pozostávajúci zo všetkých požadovaných ochranných prvkov, ako je ochrana proti preťaženiu, tepelná ochrana atď. Tento modul v podstate tvorí ESC. pre našu súčasnú kvadrokoptéru.

Viac informácií o tomto dizajne a podrobnostiach o DPS nájdete v pôvodnom dokumente nižšie:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv11873.pdf

Obvod diaľkového ovládania na báze kvadrokoptéry PWM

Ako to funguje

FS a FG pinyut IC sú určené na vylepšenie IC s pridanými ovládacími prvkami cez externé obvody, pretože tieto vlastnosti nepoužívame v našej konštrukcii, tieto piny môžu zostať nepoužité a zakončené na kladnú líniu cez 100K rezistor.

RD pinout IC rozhoduje o smere otáčania motora. Pripojenie tohto kolíka k Vcc pomocou odporu 100 K umožňuje otáčanie motora proti smeru hodinových ručičiek, zatiaľ čo ho ponecháva nezapojený, robí opačne a umožňuje motoru točiť sa v smere hodinových ručičiek.

Pin 16 je vstup PWM, ktorý sa používa na vstrekovanie vstupu PWM z externého zdroja, pričom meniacim sa pracovným cyklom PWM sa zodpovedajúcim spôsobom menia otáčky motora.

Konektory FR, CS sú tiež irelevantné z dôvodu potreby, a môžu preto zostať nepoužité, ako je znázornené na diagrame, a môžu byť zakončené na kladnú čiaru cez odpor 100 K.

Pinouty U, V, W sú výstupy motora, ktoré je potrebné prepojiť s príslušným trojfázovým motorom BLDC s kvadrokoptérou.

COM pinout slúži na pripojenie spoločného vodiča trojfázového motora, ak váš motor nemá spoločný vodič, môžete ho jednoducho simulovať pripojením 3 nosov rezistorov 2k2 na piny U, W, W a potom spojiť ich spoločné končí pinom COM na IC.

Schéma taktiež zobrazuje IC 555 nakonfigurovaný v režime PWM Astable Circuit. Toto sa stáva súčasťou modulu obvodu a výstup PWM z jeho kolíka # 7 je viditeľný spojený so vstupom PWM obvodu IC DRV, aby sa spustili 4 motory s konštantnou základnou rýchlosťou a aby sa motor mohol neustále vznášať rýchlosť na danom mieste.

Týmto sa uzatvára hlavný obvod ELC alebo budiaci obvod BLDC pre návrh kvadrokoptéry.

Budeme potrebovať štyri také moduly pre štvormotorový motor v našej konštrukcii kvadrokoptéry.

To znamená, že 4 také DRV IC spolu so stupňom IC 555 PWM bude potrebné priradiť ku každému zo 4 motorov kvadrokoptéry.

Tieto moduly zabezpečia, že za normálnych okolností sú všetky 4 motory nastavené na vopred určenú rýchlosť aplikovaním pevného a identického signálu PWM na každý z príslušných integrovaných obvodov ovládača DRV.

Teraz sa naučíme, ako je možné meniť PWM pomocou diaľkového ovládača, aby bolo možné meniť rýchlosti jednotlivých motorov pomocou bežného 4-kanálového diaľkového ovládača.

RF prijímačový modul (PWM dekodér)

Vyššie uvedený obvod zobrazuje vzdialený RF obvod prijímača, ktorý sa má umiestniť do kvadrokoptéry na príjem externých bezdrôtových údajov PWM z diaľkového prenosného slúchadla používateľa a potom príslušné spracovanie signálov, aby sa mohli napájať sprievodné moduly ovládača DRV, ako je vysvetlené v predchádzajúca časť.

4 výstupy pomenované ako PWM # 1…. PWM # 4 musia byť spojené s PWM pinom # 15 na DRV IC, ako je uvedené v predchádzajúcom diagrame.

Tieto PWM pinouty z jednotky RF prijímača sa aktivujú vždy, keď užívateľ stlačí príslušné tlačidlo vo svojom vysielači.

Ako je potrebné zapojiť RF vysielač (PWM Encoder)

Vo vyššie uvedenej časti sme diskutovali o obvode Rx alebo diaľkovom prijímači a o tom, ako je potrebné prepojiť jeho 4 výstupy s modulmi ovládača ESC kvadrokoptérového motora.

Tu vidíme, ako je potrebné vytvoriť jednoduchý RF vysielač a prepojiť ho s obvodmi PWM na bezdrôtový prenos údajov PWM do prijímacej jednotky kvadrokoptéry, aby sa rýchlosti jednotlivých motorov ovládali jednoducho stlačením tlačidla, čo nakoniec spôsobí, že Kvadrokoptéra na zmenu smeru alebo rýchlosti podľa preferencií používateľov.

Vyššie uvedený obvod zobrazuje podrobnosti o zapojení vysielacieho modulu. Myšlienka vyzerá celkom jednoducho, hlavný obvod vysielača je tvorený čipom TSW434, ktorý prenáša kódované signály PWM do atmosféry, a HT12E, ktorý je zodpovedný za dodávanie kódovaných signálov do čipu TSW.

Signály PWM sú generované 4 samostatnými stupňami obvodu IC 555, ktoré môžu byť identické s tým, ktoré bolo predtým diskutované v kontrolnom module DRV.

Obsah PWM 4 integrovaných obvodov je možné vidieť ukončený v príslušných vývodoch kodéra IC HT12E prostredníctvom 4 samostatných tlačidiel označených ako SW1 ---- SW4.

Každé z týchto tlačidiel zodpovedá a prepína identické pinout prijímacieho modulu, o ktorom sme už hovorili skôr a ktorý je označený ako PWM # 1, PWM # 2… .. PWM # 4.

Znamená to, že stlačenie SW1 môže spôsobiť, že výstup PWM # 1 prijímacej jednotky bude aktívny, a tento pinout začne napájať prijaté dekódované signály PWM z vysielača do súvisiaceho modulu DRV a následne spôsobí, že príslušný motor príslušne zmení svoju rýchlosť.

Podobne možno stlačenie SW2,3,4 použiť na ovplyvnenie otáčok ďalších 3 kvadrokoptérových motorov podľa želania používateľov.

Obvod IC 555 PWM

4 obvody PWM zobrazené vo vyššie uvedenom slúchadle RF vysielača je možné zostaviť podľa nasledujúceho diagramu, ktorý je úplne podobný tomu, ktorý sme videli v obvode ESC radiča DRV.

Pamätajte, že hrniec 5K môže byť vo forme obvyklého hrnca a tento hrniec je možné použiť navyše s tlačidlami na výber rôznych rýchlostí príslušných motorov.

Znamená to, že podržaním zvoleného tlačidla a súčasným pohybom zodpovedajúceho 5KPWMpotu môže kvadrokoptéra zvýšiť alebo znížiť svoju rýchlosť v zamýšľanom smere.

Alternatívne by bolo možné PWM spočiatku nastaviť na vyššiu alebo nižšiu úroveň a potom stlačiť príslušné tlačidlo, aby príslušný kvadrokoptérový motor dosiahol preferovanú rýchlosť podľa nastavenia PWM.

Špecifikácia motora s kvadrokoptérou

Vyššie vysvetlený obvod diaľkového ovládania Qiadcopter je určený na použitie iba na účely zobrazenia a nemôže byť použitý na zdvíhanie bremien alebo kamery. To znamená, že motory použité v konštrukcii by mali byť výhodne slaboprúdové.

Jednotka DRV11873 IC je navrhnutá tak, aby fungovala pre motory s napätím 15 V, 1,5 A alebo s výkonom približne 20 W ... Na tento účel je možné použiť akýkoľvek trojfázový motor BLDC s výkonom od 15 do 30 W.

Batéria pre tento dizajn kvadrokoptéry môže byť akákoľvek 12V Li-ion batéria Lipo pr, ktorá je schopná dodávať špičku 15 V pri nepretržitom prúde 1,5 A.

Podrobnosti špecifikácie

Striedavý miniatúrny jednosmerný motor 1306N Outrunner

Typ: Mikromotor

Konštrukcia: permanentný magnet

Komutácia: Bezkartáčový

Rýchlosť (RPM): 2200 ot./min

Trvalý prúd (A): 1,5 ~ 2,6 A.

Napätie (V): 7,4 ~ 11,1V

miniatúrny jednosmerný motor: AX-1306N

hmotnosť: 8g

priemer hriadeľa: 1,5 mm

Batéria LI-PO: 2-3 s

prevádzkový prúd: 1,5 ~ 2,6A

maximálna účinnosť: 67%




Dvojica: Obvod vodiča BLDC motora bez snímača Ďalej: Ovládací obvod ohrievača pomocou tlačidiel